Ανάπτυξη πειραματικής διάταξης χαρακτηρισμού πιεζοηλεκτρικών υλικών

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται την ανάπτυξη πειραματικής διάταξης για τον χαρακτηρισμό πιεζοηλεκτρικών υλικών. Η ολοένα και αυξανόμενη ζήτηση για μια άμεση και αξιόπιστη διαδικασία χαρακτηρισμού πιεζοηλεκτρικών υλικών οδήγησε στην ανάγκη ανάπτυξης μιας πειραματικής διάταξης, η οποία θα μπορεί να πραγματοποιήσει μετρήσεις υστέρησης (hysteresis) και ερπυσμού (creep) των πιεζοηλεκτρικών υλικών μεταξύ των λειτουργιών της. Η διάταξη που αναπτύχθηκε θα χρησιμοποιηθεί μεταξύ άλλων στα πλαίσια του UA9 Project, το οποίο είναι μια διακρατική σύμπραξη που σκοπό έχει την βελτίωση του συστήματος collimation του LHC (Large Hadron Collider – Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων), του μεγαλύτερου και ισχυρότερου επιταχυντή σωματιδίων παγκοσμίως που βρίσκεται στο CERN. Το λογισμικό για την διάταξη αναπτύχθηκε στο περιβάλλον οπτικού προγραμματισμού LabVIEW της National Instruments ενώ τα scripts για την μεταγενέστερη επεξεργασία των δεδομένων που συλλέχθηκαν σε Matlab. Όλες οι σημαντικές πτυχές της σχεδίασης του λογισμικού αναλύονται με λεπτομέρεια, μεταξύ των οποίων η σχεδιαστική αρχιτεκτονική, η διαχείριση, απεικόνιση και μετεπεξεργασία των δεδομένων, ο συγχρονισμός της διαδικασίας λήψης δεδομένων, όλες οι επιλογές εκτέλεσης καθώς και η αυτόματη παραγωγή αναφοράς.

The present diploma thesis deals with the development of a test-bench control for piezoelectric actuators characterization. The growing demand for a fast and reliable procedure for piezoelectric actuators’ characterization has subsequently led to the need for development of a test-bench structure that can perform hysteresis and creep measurements among its other functions. The developed test bench will be used to provide results that will be utilized within the UA9 project, a collaborative initiative that has undertaken the task of improving the collimation system, a critical component of the Large Hadron Collider (LHC), the world’s largest and most powerful particle accelerator at CERN. The software part of the project is written in National Instruments’ LabVIEW visual programming development environment and the scripts for the post-processing of the collected data in Matlab. All of the important software design aspects are covered in detail and those include among others the design architecture, the data management, representation and post-processing, the synchronization of the data acquisition, all the execution options and the automatic report generation.